膜法提取L-丙氨酸工藝研究

李銀行

（安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程研究有限公司 安徽蚌埠 233000）

膜法提取L-丙氨酸工藝研究

李銀行

（安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程研究有限公司 安徽蚌埠 233000）

本文研究針對發(fā)酵法生產(chǎn)的L-丙氨酸。首先將L-丙氨酸發(fā)酵液加熱預(yù)處理，用陶瓷超濾膜除去發(fā)酵液中菌體、大分子蛋白等雜質(zhì)得到超濾液，然后將超濾液經(jīng)納濾膜除去色素、小分子蛋白、無機(jī)鹽得納濾液，納濾液再經(jīng)過真空濃縮、結(jié)晶、離心、烘干、包裝得到L-丙氨酸成品。L-丙氨酸離心母液返回至納濾工序套用，最終總提取平均收率大于91%，產(chǎn)品質(zhì)量符合日本味之素企業(yè)（AJI97）和中國企業(yè)（食品級）標(biāo)準(zhǔn)。

L-丙氨酸 新工藝 提取 超濾 納濾

L-丙氨酸為無色至白色結(jié)晶性粉末,溶于水、乙醇,不溶于乙醚和丙酮。它主要用于：制造維生素B6、合成泛酸鈣和其他有機(jī)化合物原料；調(diào)味增香劑；用作食品添加劑,飼料、醫(yī)藥中間體等。目前,工業(yè)化生產(chǎn)L-丙氨酸的方法有兩種：一種是酶轉(zhuǎn)化法,一種是發(fā)酵法；隨著國內(nèi)外生物技術(shù)的不斷提高,發(fā)酵法生產(chǎn)L-丙氨酸［1］的優(yōu)勢日益明顯,利用發(fā)酵法生產(chǎn)的L-丙氨酸符合國內(nèi)外消費(fèi)者的綠色、健康的消費(fèi)理念,具有廣闊的市場前景。

1 材料與方法

1.1 材料

材料主要有：L-丙氨酸發(fā)酵液,安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程研究有限公司；L-丙氨酸標(biāo)準(zhǔn)品,含量99.5%,sigma公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器設(shè)備

陶瓷膜設(shè)備,三達(dá)陶瓷科技有限公司；納濾膜設(shè)備,南京九吾高科技股份有限公司；高效液相色譜儀,Agilent 1260,安捷倫科技有限公司；UV1700PC紫外分光光度計(jì),上海奧析科學(xué)儀器有限公司；SGW-1自動旋光儀,上海精密科學(xué)儀器有限公司；ME104電子分析天平,梅特勒托利多公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵,鄭州長城科工貿(mào)有限公司；R2002旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器,上海申生科技有限公司；pH計(jì),梅特勒托利多公司。

1.3 分析方法

發(fā)酵液中L-丙氨酸含量的測定：HPLC法［2］；溶液透光率測定：分光光度法（純水做對比,1cm比色皿,波長430nm）；溶液吸光度（OD）測定：分光光度法（純水做對比,1cm比色皿,波長550nm）；料液殘?zhí)堑臏y定：斐林法［3］；硫酸根離子測定：比色法；L-丙氨酸的定性檢測：茚三酮法［4］；其它指標(biāo)的測定按中國企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

2 試驗(yàn)方法

2.1 工藝路線

膜法提取L-丙氨酸的工藝路線見圖1。

L-丙氨酸發(fā)酵液經(jīng)過陶瓷膜［5］超濾除去料液中菌體及大分子蛋白等雜質(zhì),超濾膜濾液再經(jīng)過納濾膜除去料液中色素,小分子蛋白及一些無機(jī)鹽等雜質(zhì),最后再將納濾膜濾液經(jīng)過真空濃縮、結(jié)晶、離心、烘干等工序獲得L-丙氨酸成品。離心分離的母液返回至納濾工序套用,提高提取收率。

2.2 超濾試驗(yàn)

L-丙氨酸發(fā)酵液通過1m2的孔徑為50nm的陶瓷膜設(shè)備,考察超濾前后料液性質(zhì)變化。

2.3 納濾試驗(yàn)

L-丙氨酸發(fā)酵液通過2.2m2的截留分子量為500MD的納濾膜［6-8］設(shè)備,考察納濾前后料液性質(zhì)變化。

2.4 納濾液濃縮、結(jié)晶及母液脫色、套用情況

納濾液直接真空濃縮至L-丙氨酸含量40-45%左右,降溫結(jié)晶至15℃左右,離心,考察L-丙氨酸結(jié)晶情況及母液套用情況。

3 結(jié)果與討論

3.1 超濾前后料液性質(zhì)變化

超濾共進(jìn)行4批次試驗(yàn),超濾液澄清,超濾液中幾乎不含菌體,超濾平均收率99.4%；超濾膜透析水加量為原料體積的10%,料液濃縮20倍,膜平均通量為30 L/（m2*h）。

3.2 納濾前后料液性質(zhì)變化

納濾共進(jìn)行4批次試驗(yàn),超濾膜濾液過納濾膜后,料液透光率＞90%,雜糖去除率＞70%,硫酸根去除率＞80%,磷酸根離子去除率＞85%,納濾平均收率98.57%；納濾膜透析水加量為原料體積的15%,料液濃縮30倍,膜平均通量為20.1 L/（m2*h）。

3.3 納濾液濃縮、結(jié)晶及母液脫色、套用情況

L-丙氨酸納濾液真空濃縮、結(jié)晶后,晶體經(jīng)過離心、烘干,成品全檢合格。離心母液返回納濾工序套用,對成品質(zhì)量幾乎無影響,且大大增加L-丙氨酸提取收率。

3.4 提取總收率及成品質(zhì)量分析

L-丙氨酸母液經(jīng)過套用后,L-丙氨酸的提取收率可達(dá)91%以上。膜法提取L-丙氨酸成品的質(zhì)量符合日本味之素（AJI97）和中國企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（食品級）。

圖 1 L-丙氨酸提取新工藝路線

4 結(jié)論

我們采用了膜技術(shù),大大提高了L-丙氨酸發(fā)酵液中L-丙氨酸的純度,使其達(dá)到了結(jié)晶出合格品的條件,降低了L-丙氨酸的生產(chǎn)成本。L-丙氨酸成品提取總收率大于91%,產(chǎn)品質(zhì)量符合中國企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（食品級）和日本味之素企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（AJI97）,從而證明了膜工藝在L-丙氨酸提取上的先進(jìn)性,具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

［1］蔣光玉.發(fā)酵法生產(chǎn)L-丙氨酸提取工藝的研究［J］.中國食品添加劑，2011（03）：101-137.

［2］蔣光玉，章暉，劉洋等.基于微生物同化作用的D-丙氨酸生產(chǎn)工藝研究［J］.氨基酸和生物資源，2010，32（4）：41-45.

［3］李雪梅，楊俊慧，張利群等.還原糖測定方法的比較［J］.山東科學(xué). 2008，21（2）：18-20.

［4］王秀奇，秦淑媛，高天慧等.基礎(chǔ)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］.北京：高等教育出版社.1996：234-235.

［5］王蘇新.多孔陶瓷的制備方法及用途［J］.江蘇陶瓷.2002（04）：26-28.

［6］侯立安，劉曉芳.納濾水處理應(yīng)用研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景［J］.膜科學(xué)與技術(shù).2010（04）：1-7.

［7］嚴(yán)?？?生化分離技術(shù)［M］.華東理工大學(xué)出版社.1996：110-120.

［8］吳麟華.膜分離中的新成員——納濾膜及其在制藥工業(yè)中的應(yīng)用［J］.膜科學(xué)與技術(shù)，1997（5）：11-14.

TS202

A

1674-2060（2016）03-0321-01

李銀行（1987—），男，安徽蚌埠，工作單位：安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程研究有限公司提取研究室，工程師，本科，主要研究方向：生物工程。